5.5 Многоэлектронные атомы

При переходе к многоэлектронным системам следует сказать, что все электроны имеют одинаковые характеристики такие, как масса, заряд, квантовые числа. Такие частицы называют тождественными. В квантовой механике существует фундаментальный принцип –принцип неразличимости тождественных частиц.

Все элементарные частицы и построенные из них атомы и молекулы делятся на два класса. Частицы с полуцелым спином(электроны, протоны, нейтроны) называютсяфермионами,частицы с нулевым или целочисленным спином(фотоны) называютсябозонами.

Принцип Паули: в системе тождественных фермионов любые два из них не могут одновременно находиться в одном и том же состоянии (т.е. не может быть двух электронов в одинаковом стационарном состоянии, определяемом набором квантовых чисел:n, ℓ,mиm_s).

Состояние электрона с ℓ = 0 называется S– состоянием;

с ℓ = 1 р – состоянием;

с ℓ = 2 d– состоянием;

с ℓ = 3 f– состоянием;

с ℓ = 4 g– состоянием и т.д.

Так как ℓ при заданном nможет принимать n-1 состояний, то максимальное число электронов будет 2n². Они в атоме образуют оболочкиK, L, M, N и т.д.

Принцип Паули позволяет объяснить распределение элементов в таблице Менделеева.